Baterías

Una batería eléctrica, también llamada celda secundaria, es un tipo de celda galvánica que se utiliza para almacenar energía eléctrica. Puede usarse muchas veces y cargarse con electricidad, lo que lo distingue de los llamados celda primaria. Todas las baterías de este tipo acumulan y luego liberan energía gracias a reacciones químicas reversibles que ocurren en el electrolito y en la interfaz entre el electrolito y los electrodos.

Los primeros intentos de construir dispositivos que hoy consideraríamos prototipos de baterías se remontan a finales del siglo XVII y XVIII. En 1800, el físico italiano Alessandro Volta alardeaba en una de sus cartas al presidente de la Royal Society de Londres de las capacidades de la celda galvánica construida. Constaba de dos azulejos. cobre o plata y estaño o zinc, sumergidos en una taza de agua salada. Esta estructura, más tarde llamada pila Volta, se considera hoy el comienzo del funcionamiento de las células químicas. Su invención y uso como fuentes de energía extremadamente eficientes permitieron realizar numerosos descubrimientos a principios del siglo XIX.

La primera batería adecuada para la producción en masa fue creada en 1802 por el químico Dr. William Cruickshank. Cabe señalar, sin embargo, que el dispositivo que desarrolló era un tipo de celda primaria, por lo que no se podía recargar ni reutilizar. La invención de las pilas secundarias tuvo que esperar hasta 1859. Luego, el físico francés Gaston Plant construyó una batería reutilizable. Hoy en día, estos dispositivos se utilizan masivamente en diversos tipos de equipos y entramos en contacto con ellos prácticamente a diario.

Principio de la batería

La batería eléctrica tiene dos ciclos de trabajo. El primero está cargando. El dispositivo se convierte entonces en un receptor de energía. Todo el proceso tiene lugar dentro de la batería, donde la energía eléctrica se convierte en energía química. Tras esto, comienza el segundo ciclo, que implica el consumo de esta energía. Estamos hablando del funcionamiento con batería. El dispositivo se convierte en una fuente de corriente eléctrica como resultado de la conversión de energía química en energía eléctrica, lo que resulta en la descarga gradual de la celda secundaria.

El parámetro básico de cada celda es su capacidad, es decir, la capacidad de almacenar una carga eléctrica. Este valor se expresa en amperios-hora (Ah). Las reacciones químicas reversibles, que son la base del funcionamiento de las baterías, no sólo cargan el dispositivo y permiten su funcionamiento, sino que también provocan reacciones secundarias que hacen que el equipo pierda sus propiedades después de un tiempo.

Tipos básicos de baterías

Existen al menos varios tipos de baterías, que se diferencian en la composición de sus electrolitos y en la estructura de sus electrodos. Se pueden distinguir, entre otros, los siguientes: Baterías de plomo-ácido, también llamadas baterías Plantego. En su caso, el papel del electrolito lo desempeña una solución de ácido sulfúrico. A su vez, los electrodos están fabricados de plomo con diversos aditivos en forma de malla (electrodo negativo) y óxido de plomo(IV) PbO₂ inmovilizado sobre un marco de plomo (electrodo positivo). Este tipo de dispositivo se suele utilizar en coches.

La indudable ventaja de las baterías de plomo-ácido es la posibilidad de descargarse con una corriente elevada durante un corto tiempo, la sencillez del sistema de carga y el bajo precio en relación a la capacidad. Sin embargo, el peso del producto por unidad de capacidad puede resultar problemático.

Baterías de iones de litio

Otro ejemplo de baterías son las celdas de iones de litio (más comúnmente denominadas Li-ion). En su caso, los electrodos están hechos de carbono poroso y óxidos metálicos, y el electrolito son sales de litio químicamente complejas disueltas en una mezcla de disolventes orgánicos. Normalmente, las baterías de este tipo tienen un voltaje de 3,6 V por celda. Actualmente se utilizan para alimentar dispositivos móviles; teléfonos inteligentes, computadoras portátiles, tabletas, etc. En los últimos años, ha aumentado la demanda de paquetes más grandes de celdas de iones de litio, que se utilizan para impulsar vehículos eléctricos. También se utilizan de forma experimental en la industria de la aviación.

Un tipo especial de baterías de iones de litio son las celdas de polímero de litio (Li-Po). En ellos, el electrolito líquido se sustituye por un electrolito polimérico sólido, formado, por ejemplo, por esponjas a base de poliacrilonitrilo. Este tipo de tecnología permite la creación de células flexibles, delgadas y extremadamente flexibles. Por otro lado, no son muy resistentes a la sobrecarga y este tipo de dispositivos se utilizan en pequeños dispositivos portátiles. cámaras, teléfonos móviles y todos los reproductores multimedia.

Baterías Ni-Cd y Ni-Zn

También cabe mencionar las baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd), cuyos electrodos están hechos de óxido básico de níquel (III) NiO(OH) y cadmio metálico. Hasta hace poco eran muy populares y se utilizaban masivamente para alimentar dispositivos portátiles. Actualmente, debido a su mayor capacidad, están siendo reemplazadas por las ya mencionadas celdas de polímero de litio y baterías de hidruro metálico de níquel, es decir, una versión mejorada de los dispositivos basados en electrodos de níquel y cadmio. En este caso, el papel del electrolito lo desempeña una estructura esponjosa saturada de sustancias alcalinas y un catalizador químicamente complejo. Las baterías tienen una larga vida útil.

Otro tipo más de baterías son las celdas de níquel-zinc (Ni-Zn), que son una versión mejorada de los dispositivos de Ni-Cd. En su caso, los electrodos están fabricados, como su nombre indica, de níquel y zinc. Se trata de un producto bastante popular, principalmente en forma de pequeñas baterías que se utilizan para alimentar dispositivos sencillos. La celda es relativamente barata y eficiente, aunque se caracteriza por un pequeño número de ciclos de carga.

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